• 分類：企業資訊
• 作者：
• 來源：
• 發布時間：2025-06-10
• 訪問量：

【概要描述】在金屬材料制造行業應用中，氫脆現象一直是一個不容忽視的問題。它如同一顆 “定時炸彈”，可能在不經意間引發安全事故，今天我們就展開這個話題，深入探索一下吧！ 一、氫脆現象 氫脆在金屬材料中的表現形式多樣，其中典型的便是應力作用下的延遲斷裂。以鍍鋅件為例，彈簧、墊圈、螺釘和片簧等部件，在完成裝配后的短短數小時內，便接連出現斷裂情況。這些斷裂并非瞬間發生，而是氫原子在應力集中處逐漸聚集、擴散，經過一定時間積累后才引發的破壞。? 除延遲斷裂外，氫脆還存在非延遲斷裂的表現形式。在電鍍加工領域，像鋼絲、銅絲這類電鍍掛具，因長期反復經歷電鍍與酸洗退鍍工序，大量氫原子滲入其中。在實際使用時，這些掛具稍一彎折便脆斷，毫無韌性可言。而一些經過淬火處理、內部應力較大的零件，在酸洗過程中，酸與金屬反應產生的氫原子迅速侵入，致使零件表面直接產生裂紋。這類零件因氫含量過高，即便后續進行去氫處理，也無法恢復其原本的韌性。 二、氫脆形成機理? 在金屬材料的微觀世界里，應力集中部位就如同布滿 “陷阱” 的區域，原子點陣錯位、空穴等缺陷星羅棋布。氫原子憑借其極小的半徑，“鉆空子” 擴散到這些缺陷處后，會兩兩結合變成氫分子，如同一個個不斷膨脹的微型氣球，在金屬內部產生巨大壓力。這股壓力與材料自身殘留的內應力，以及外部施加的應力 ，形成一股強大的合力，一旦突破材料的屈服強度，瞬間發生斷裂。 ? 由于氫原子的擴散需要時間，因此氫脆通常表現為延遲斷裂。? 氫原子具有最小的原子半徑，容易在鋼、銅等金屬中擴散，而在鎘、錫、鋅及其合金中氫的擴散比較困難。 鍍鎘層是難擴散的，鍍鎘時產生的氫，起初停留在鍍層中和鍍層下的金屬表層，很難向外擴散，經過一段時間后，氫擴散到金屬內部，特別是進入金屬內部缺陷處的氫，就很難擴散出來。 常溫下氫的擴散速度也相當緩慢，所以需要及時加熱去氫。但溫度升高，雖會增加氫在鋼中的溶解度，卻可能降低材料的硬度，所以鍍前去應力和鍍后去氫的溫度選擇，必須綜合考量。 三、影響氫脆的因素? （一）材料本身特性? 材料強度越大，其氫脆敏感性也越大。這是因為高強度材料內部的原子結合更為緊密，缺陷處的應力集中效應更為顯著，氫原子更容易在這些部位聚集并引發脆化。 （二）氫的來源與滲入途徑? 冶煉過程：在金屬的冶煉過程中，如果原材料中含有水分或其他含氫雜質，在高溫下氫會溶解到金屬液中，冷卻后氫就會殘留在金屬內部。? 加工過程：酸洗、電鍍、焊接等加工工藝都可能導致氫滲入金屬。如在酸洗過程中，酸與金屬發生反應產生氫氣，部分氫原子會趁機進入金屬晶格。? 使用環境：當金屬處于含氫的環境中，如在石油化工行業中，許多介質含有氫或硫化氫，氫會逐漸擴散進入金屬內部，增加氫脆的風險。 四、應對氫脆的有效策略? （一）減少金屬中滲氫的數量? 在去除銹跡與氧化皮時，應盡量運用噴砂除銹法。倘若采用酸洗，則需于酸洗液里添加若丁之類的緩蝕劑，從而抑制氫的產生與滲入。? 在除油時，優先采用化學除油、清洗劑或溶劑除油，滲氫量較少。若采用電化學除油，應先陰極后陽極，減少氫的吸附。?? （二）采用低氫擴散性和低氫溶解度的鍍涂層? 在金屬電鍍工藝中，鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、鎳（Ni）、錫（Sn）、鉛（Pb）等元素的鍍層在電鍍過程中，氫原子極易殘留在鋼件內部。究其原因，這些金屬鍍層的結構與特性，使其難以逸出。與之形成鮮明對比的是，銅（Cu）、鉬（Mo）、鋁（Al）、銀（Ag）、金（Au）、鎢（W）等金屬制成的鍍層，氫在其中的擴散性和溶解度都很低，因此電鍍時滲入鋼件的氫量微乎其微。所以，當產品技術條件允許時，選擇銅、鉬、鋁等不易引發滲氫問題的金屬作為鍍層，能大大降低氫脆隱患 。? （三）鍍前去應力和鍍后去氫? 若零件經淬火、焊接等工序后內部殘留應力較大，鍍前應進行回火處理，減少發生嚴重滲氫的隱患。對于電鍍時滲氫較多的零件，原則上需盡快進行去氫處理。新的國際標準草案規定 “在鍍后 1h 內，但不遲于 3h，進行去氫處理”。 電鍍后的去氫處理工藝通常采用加熱烘烤法，其常用烘烤溫度處于150 - 300℃之間，保溫時長為2~24小時。對于彈性材料、壁厚在0.5mm以下的薄壁件以及對機械強度要求較高的鋼鐵零件而言，鍍鋅之后務必進行去氫處理。 在金屬材料制造的征程中，從材料選擇到加工工藝優化，從前期預防到后期處理，每一個環節的都需把控，為金屬材料筑起抵御氫脆的堅固防線。 ?